一种苯基硫脲溶液浓度检测装置和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及溶液浓度检测技术领域，尤其涉及一种苯基硫脲溶液浓度检测装置和 方法。
【背景技术】
[0002] 现有的苯基硫脲溶液浓度检测技术方法有仪器分析检测法和化学检测法，仪器分 析检测法虽然操作简单，但是存在设备体积大、费用昂贵、检测精度低的缺陷；化学检测法 存在操作繁琐，重复性差的不足。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是克服现有苯基硫脲溶液浓度检测装置成本高、检测精度较低的技 术问题，提供了一种苯基硫脲溶液浓度检测装置和方法，其结构简单，成本低，能够快速准 确的检测出苯基硫脲溶液的浓度。
[0004] 为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
[0005] 本发明的一种苯基硫脲溶液浓度检测装置，包括计算机、采集单元和采集工作台， 所述采集单元包括细胞电极板、声表面波谐振器和转换单元，所述采集工作台包括底座，所 述底座上设置有放置槽和升降器，所述放置槽上方设有滴液室，所述滴液室通过连接机构 与升降器相连，所述滴液室底部设有与滴液室连通的微量栗，所述微量栗底部设有与微量 栗连通的滴液头，所述滴液室顶部设有进液口，所述滴液室内还设有清洗机构和排水机构， 所述滴液室上方设有圆盘，所述圆盘上绕圆心设有若干个储液腔，所述储液腔底部与进液 口对应的位置设有出液口，所述出液口上设有出液电磁阀，所述滴液室顶部设有驱动圆盘 转动的驱动电机，所述声表面波谐振器分别与细胞电极板和转换单元电连接，所述计算机 分别与转换单元、微量栗、清洗机构、排水机构、出液电磁阀、驱动电机和升降器电连接。
[0006] 在本技术方案中，预先取得不同浓度的苯基硫脲溶液，将不同浓度的苯基硫脲溶 液分别倒入圆盘上的各个储液腔内，将细胞电极板放置在放置槽内，且细胞电极板位于滴 液头下方。升降器控制滴液室升降，从而调整滴液头的位置，使滴液头与细胞电极板之间的 距离为最佳值。
[0007] 启动苯基硫脲溶液浓度检测装置工作，计算机控制圆盘上与滴液室对应的储 液腔上的出液电磁阀开启（与滴液室对应的储液腔上的出液口与滴液室上的进液口 对准），储液腔内的苯基硫脲溶液通过进液口注入滴液室。接着计算机控制微量栗工 作，微量栗控制滴液头每间隔2. 1秒滴液一次，每次滴液量为0. 05ml，总共滴液260 次。滴液室内的苯基硫脲溶液通过滴液头滴到细胞电极板上，细胞电极板产生特异性 电流响应，电流响应被声表面波谐振器捕捉到以频率形式输出到转换单元，转换单元 检测频率信号，并输出频率响应曲线到计算机。计算机在接收到的频率响应曲线上采 样，得到120个采样值，将采样值作为输入数据S(t)，输入二阶线性系统随机共振模型
中，并使二阶线性系统随机共 振模型共振，得到该苯基硫脲溶液的输出信噪比
[0008] 滴液结束后，排水机构将滴液室内剩余的苯基硫脲溶液排出，清洗机构对滴液室 进行清洗吹干。接着，计算机通过驱动电机驱动圆盘顺时针转动一定角度，使下一个储液 腔转动到与滴液室对应的位置，接着重复上述步骤检测出该储液腔内苯基硫脲溶液的输出 信噪比，然后排水机构将滴液室内剩余的苯基硫脲溶液排出，清洗机构对滴液室进行清洗 吹干。如此循环直到检测出圆盘上所有储液腔内的苯基硫脲溶液的输出信噪比，预先取得 的苯基硫脲溶液的浓度分别为h，k2, . . .，kN，其对应的输出信噪比分别为SNRpSNR2,...， SNRn，计算机将点㈨，SN&)，（k,，SNR,)，…，（kw，SNRJ拟合成一条直线，根据拟合的直线 得到苯基硫脲溶液的预测模§
[0009] 检测未知浓度的待测苯基硫脲溶液时，只要将待测苯基硫脲溶液倒入与圆盘上与 滴液室对应的储液腔内，重复上述步骤得刹该某某硫脲滚液的输出信噪比SNR，将该输出信 噪比SNR代入苯基硫脲溶液的预测模型
从而计算出待测苯基硫脲 溶液的浓度k。本发明构简单，成本低，每次滴液完成后，清洗机构会对滴液室进行清洗吹 干，保证下一次注入滴液室的苯基硫脲溶液的浓度不会受到杂质干扰，提高了检测精度，检 测装置由计算机控制自动工作，检测速度快，提高了检测效率。
[0010] 作为优选，所述细胞电极板包括基板，所述基板上设有工作电极、对电极和两个参 比电极，所述工作电极包括前端的圆形部，该圆形部由泡沫铜制成，该泡沫铜上镀有一层镀 金层，所述镀金层上设有小鼠菌状味蕾味觉受体细胞，所述对电极的前端和参比电极的前 端呈弧形围绕在圆形部外侧，所述工作电极前端、对电极前端和参比电极前端外侧涂有油 漆涂层。对电极、参比电极和工作电极的上表面均高于基板上表面0. 5至1厘米，基板由ST 切型石英制成，对电极和参比电极由钨制成，工作电极由泡沫铜材料制成，泡沫铜为均匀分 布的三维网状孔结构，其具有多层稳定的网状结构且连接紧密，网状结构不易变形及塌陷， 这使得细胞能够进入泡沫铜结构内部，使得细胞能更好的附着在电极上，镀金层相比泡沫 铜毒性更低，与细胞接触使得细胞活性更好，也使得检测灵敏度更好。
[0011] 作为优选，所述转换单元包括振荡电路和频率检测器，所述声表面波谐振器通过 振荡电路与频率检测器电连接，所述频率检测器与计算机电连接。
[0012] 作为优选，所述清洗机构包括进气口和进水口，所述滴液室通过一个连接管路与 进气口和进水口连通，所述进气口与气栗相连，所述进水口与水栗相连，所述水栗与水箱相 连，所述进气口设有进气电磁阀，所述进水口设有进水电磁阀，所述气栗、水栗、进气电磁阀 和进水电磁阀分别与计算机电连接。对滴液室进行清洗时，先关闭进气电磁阀，启动水栗、 开启进水电磁阀，水栗向滴液室内注入清水清洗，接着排水机构将水排出，关闭水栗和进水 电磁阀，启动气栗、开启进气电磁阀，气栗向滴液室内通入空气将滴液室吹干。
[0013] 作为优选，所述清洗机构还包括设置在滴液室内的搅拌机构，所述搅拌机构包括 水平设置的中空的横杆和纵向设置的中空的纵杆，所述横杆中段的底部通过轴承套设在纵 杆的顶端，所述横杆内的空腔与纵杆内的空腔连通，所述横杆一端的前侧面和横杆另一端 的后侧面设有若干个通孔，所述通孔与横杆内空腔连通，所述纵杆设置在滴液室底部，所述 纵杆内的空腔通过连接管路与进气口和进水口连通。清洗时，清水从纵杆通入横杆，并从横 杆的通孔内排出，清水从通孔内排出时带动横杆转动，当滴液室内清水达到一定量时，横杆 转动搅拌清水，使滴液室清洗更彻底。在排水机构排出清水后，空气通入横杆，并从通孔排 出，横杆转动，加速滴液室内气流流动，加快滴液室干燥速度。而且，在储液腔将溶液注入滴 液室时，通入空气使横杆转动，横杆搅拌溶液使空气与溶液更好的混合，增加溶液含氧量， 从而使细胞电极板上的细胞存活更长的时间。
[0014] 作为优选，所述清洗机构还包括空气加热器，所述空气加热器的出风口与气栗的 进风口连通，所述空气加热器与计算机电连接。在清洗时，加热装置工作，气栗向滴液室内 通入热空气，加快滴液室干燥速度，在增加滴液室内溶液含氧量时，加热装置不工作，气栗 向滴液室内通入常温状态下的空气。
[0015]作为优选，所述排水机构包括设置在滴液室底部的排水管，所述排水管与滴液室 连通，所述排水管上设有排水电磁阀，所述排水电磁阀与计算机电连接。
[0016]本发明的一种苯基硫脲溶液浓度检测方法，包括以下步骤：
[0017] S1 :将待测苯基硫脲溶液倒入圆盘上与滴液室对应的储液腔内，接着将储液腔内 的苯基硫脲溶液注入滴液室；
[0018] S2 :滴液头将苯基硫脲溶液滴到细胞电极板上，微量栗控制滴液头的滴液量和滴 液时间，滴液头每间隔2. 1秒滴液一次，每次滴液量为0. 05ml，总共滴液260次，滴液结束后 排出滴液室内的剩余溶液，并对滴液室进行清洗吹干；
[0019] S3:声表面波谐振器采集细胞电极板上的信号发送到转换单元，转换 单元输出频率响应曲线到计算机，计算机在接收到的频率响应曲线上采样，得到 110-120个采样值，将采样值作为输入数据S(t)，输入二阶线性系统随机共振模型
中，并使二阶线性系统随机 共振模型共振，
[0020] 其中，x(t)是振动质点的位移，Q为角频率，r和